สมดุลเคมี สรุปเนื้อหา พร้อมตัวอย่างข้อสอบที่ออกบ่อย เก็งข้อสอบเข้ามหาวิทยาลัย

สมดุลเคมี เป็นเนื้อหาเคมีม.ปลายที่ออกค่อนข้างเยอะมาก ๆ สำหรับข้อสอบเข้ามหาวิทยาลัย น้อง ๆ ATHOME คนไหนที่อยากได้คะแนนเคมีดี ๆ ควรจะทำความเข้าใจเรื่องนี้ให้เข้าใจนะคะ เพราะมีการบูรณาการกับหลาย ๆ บทมาก น้อง ๆ คนไหนถ้ายังไม่เข้าใจบทนี้ลองมาอ่านสรุปย่อจากพี่ ๆ ได้เลยนะคะ

สมดุลเคมี สรุปความหมาย

สมดุลเคมี คือ  สภาวะที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ไม่เปลี่ยนแปลงอีกแม้เวลาผ่านไป เราจะเรียกว่าปฏิกิริยาเคมีนั้นอยู่ในสมดุล

ประเภทของการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1. ปฏิกิริยาผันกลับไม่ได้ คือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางวิทยาศาสตร์ ที่เป็นปฏิกิริยาที่เกิดสมบูรณ์ เมื่อสารตั้งต้นเข้าทำปฏิกิริยากันจนหมด จะเกิดผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ และผลิตภัณฑ์ไม่สามารถกลับมาเป็นสารตั้งต้นได้ 

( ใส่รูป 1 )

2. ปฏิกิริยาผันกลับได้ คือ ปฏิกิริยาที่เกิดไม่สมบูรณ์ เมื่อเกิดผลิตภัณฑ์แล้วผลิตภัณฑ์สามารถทำปฏิกิริยาย้อนกลับไปเป็นสารตั้งต้นได้ใหม่ ปฏิกิริยาประเภทนี้สามารถเกิดสมดุลเคมีได้

( ใส่รูป 2 )

ภาวะสมดุลไดนามิก

หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของระบบที่อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้า
เท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับ

• สมดุลไดนามิก : ภาวะสมดุลที่ระบบไม่ได้หยุดนิ่ง แต่อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากัน
• ลักษณะสมดุลไดนามิก 

1. มองไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงด้วยตาเปล่า

2.เมื่อเกิดสมดุล สมบัติทางกายภาพของระบบคงที่ เช่น สี กลิ่น รส

3. ในระดับโมเลกุลยังคงมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ แต่สายตามองไม่เห็น

4.สมดุลเคมีเป็นสมดุลไดนามิก

5.เกิดในระบบปิดเท่านั้น

ประเภทของสมดุลแบ่งตามเนื้อสา

• สมดุลเคมีเนื้อเดียว :
  เมื่อเข้าสู่ภาวะสมดุล สารทุกสารอยู่ในสถานะเดียวกันหมด ไม่มีการเปลี่ยนสถานะ
• สมดุลเคมีเนื้อผสม :
  เมื่อเข้าสู่ภาวะสมดุล สารทุกสารมีมากกว่า 2 สถานะในระบบ

เงื่อนไขการเกิดสมดุลในปฏิกิริยาเคมี

• สมบัติกายภาพของระบบคงที่ เช่น รูปร่าง สี กลิ่น รส ความเข้มข้น
• ปฏิกิริยาเคมีต้องเป็นปฏิกิริยาผันกลับได้
• อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีไปข้างหน้าเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีย้อนกลับ
• ระบบต้องมีสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เหลืออยู่ในระบบ และต้องปริมาณคงที่

กราฟแสดงการเข้าสู่ภาวะสมดุล

( ใส่รูป 3 )

ตัวเร่งปฏิกิริยา

หมายถึง สารที่ใส่ลงในปฏิกิริยาแล้วทำให้อัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น โดยตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีส่วนเกี่ยวข้องในการเกิดปฏิกิริยาหรือไม่ก็ได้ แต่เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาเคมีแล้ว จะต้องได้ตัวเร่งปฏิกิริยากลับมา ในปริมาณที่เท่าเดิมและมีสมบัติเหมือนเดิม

1. การทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา

• ลดพลังงานก่อกัมมันต์ E_a ของปฏิกิริยา
• ทำให้สารตั้งต้นชนกันถูกทิศทางมากขึ้น

2. เมื่อใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาลงไปในปฏิกิริยาผันกลับไม่ได้

• อัตราเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น
• บางปฏิกิริยาต้องอสาศัยตัวเร่งจึงจะเกิดขึ้นได้ เช่น ปฏิกิริยาการย่อยสารอาหารในร่างกายต้องอาศัยเอนไซม์จึงย่อยได้

3. เมื่อใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาลงไปในปฏิกิริยาผันกลับได้

• กรณีใส่ลงไปในระบบที่ยังไม่เกิดสมดุล : ตัวเร่งจะช่วยให้ระบบเข้าสู่สมดุลเร็วขึ้น
• กรณีใส่ลงไปในระบบที่เกิดสมดุลแล้ว : ตัวเร่งจะไม่มีผลใด ๆ กับสมดุล

การรบกวนสมดุล

ตารางสรุปเกี่ยวกับการรบกวนสมดุล

( ใส่รูป 4 )

ค่าคงที่สมดุล

หมายถึง สัดส่วนระหว่างผลคูณความเข้มข้นสารผลิตภัณฑ์ทุกตัว เทียบกับผลคูณความเข้มข้นสารตั้งต้นทุกตัว ค่าคงที่สมดุลสามารถหาได้หลายแบบ แล้วแต่ว่าโจทย์ต้องการให้หาแบบไหน แต่ละแบบหาได้ดังนี้

1. ค่าคงที่สมดุลความเข้มข้น ( ใส่รูป 5 )
   
2. อุณหภูมิคงที่ค่าหนึ่ง

( ใส่รูป 6 )

• ค่า k_c บอกปฏิกิริยานั้นดำเนินไปข้างหน้ามากหรือน้อย ถ้า k_c สูง ปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้าได้มาก
• ค่า k_c ไม่ได้บอกอัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยา
• สารที่เป็นของแข็งและของเหลวไม่นำมาคิดในสมการ k_c

3. ค่าคงที่สมดุลการละลาย 

4. ค่าคงที่สมดุลของระบบที่เป็นก๊าซ k_P : โดยปกติค่าคงที่สมดุลหาได้จากความเข้มข้น แต่ระบบที่เป็นก๊าซสามารถหาได้โดยอ้อม จากการอาศัยกฎของก๊าซอุดมคติ
   
5. ค่าคงที่สมดุลกับทิศทางของปฏิกิริยา : ค่าคงที่สมดุลบอกทิศทางของปฏิกิริยาคร่าว ๆ ได้ ดังนี้

• ถ้าค่า k มาก แสดงว่าปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้าได้มาก ก่อนจะเข้าสู่สมดุล และที่สมดุลจะมีผลิตภัณฑ์มาก
• ถ้าค่า k น้อย แสดงว่าปฏิกิริยาดำเนินไปข้างหน้าได้น้อย ก่อนจะเข้าสู่สมดุล และที่สมดุลจะมีสารตั้งต้นมาก
• ค่า k ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิเปลี่ยน จะมีการรบกวนสมดุล ทำให้ค่า k เปลี่ยนไปด้วย
• ถ้าค่า k มีค่า 10^-5 – 10⁵ ยังระบุไม่ได้ว่าที่สมดุล มีสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์เหลือในระบบมากกว่ากัน

ความสัมพันธ์ของค่าคงที่สมดุล

1. การนำสมการเคมีสองสมการมารวมกัน 

สมการบวกกัน ค่า k คูณกัน

2. การนำสมการเคมีสองสมการมาลบกัน

สมการลบกัน ค่า k หารกัน

3. การนำสมการเคมีกลับข้างสมการ

กลับสมการ ค่า k กลับเศษส่วน

4. ถ้าเอาเลขใดมาคูณเข้าไปในสมการ ค่า k ต้องยกกำลังเลขนั้นด้วย

คูณเลขสมการ ค่า k ยกกำลัง

สมดุลเคมี ตัวอย่างข้อสอบ

1. ปฏิกิริยา NaHCO₃ (s) Na₂CO₃ (s) + CO (g) + H₂O(g) ที่ 100 องศาเซลเซียสค่าคงที่สมดุลเท่ากับ 0.04 ถ้าเผา NaHCO₃ หนัก 50 กรัม ในภาชนะ 1 ลิตร ที่สภาวะสมดุล NaHCO₃ สลายตัวไปร้อยละเท่าไรโดยน้ำหนัก

(วิดีโอเฉลย)

---

2. ภาชนะใบหนึ่งมีขนาด 5.0 ลิตร บรรจุแก๊สชนิดหนึ่ง 3.25 กรัม ที่ความดัน 1.0 บรรยากาศ อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส มวลต่อโมลของแก๊สชนิดนี้เป็นเท่าใด

(วิดีโอเฉลย)

---

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

เป็นอย่างไรกันบ้างคะน้อง ๆ สำหรับสรุปย่อเรื่องสมดุลเคมี ม.ปลาย เป็นบทเรียนที่น่าสนใจมาก ๆ ใช่ไหมคะ ถ้าน้อง ๆ คนไหนอยากเรียนให้เข้าใจมากขึ้น พี่ ๆ ATHOME ขอแนะนำให้หมั่นทบทวนบทเรียนอย่างสม่ำเสมอ และฝึกโจทย์เป็นประจำนะคะ เพื่อที่จะได้จดจำเนื้อหาได้มากขึ้นนะคะ